Su cuarto álbum de estudio, One Love, fue lanzado digitalmente el 21 de agosto de 2009 y físicamente el 24 de agosto de 2009 en Europa y el 25 de agosto en los Estados Unidos. Su primer single «When Love Takes Over», junto con Kelly Rowland, alcanzó el puesto nº 2 en las listas de sencillos de Francia y el nº 78 en los EE.UU. Billboard Hot 100 de Billboard. El segundo single del álbum, «Sexy Bitch», junto con Akon, alcanzó el puesto nº 2 en Francia y el nº 5 en los Estados Unidos. Asimismo, grabó «One Love» con Estelle, «Memories» con Kid Cudi y «Gettin' Over» con Chris Willis. El álbum ha vendido 1,4 millones de copias en todo el mundo desde su lanzamiento, según Billboard.